在化驗室和車間老師傅都知道，我們的面料經(jīng)過絲光或濃堿處理后，染色后的顏色會更深一些。這是什么原因呢？其實，這里還涉及到可見光與紡織品的知識，本篇文章節(jié)選宋新心遠(yuǎn)教授的《新型纖維與織物染整》一書，希望大家可以耐心讀下去。
可見光與紡織品的作用概述
自然界色彩繽紛, 從藍(lán)天、彩虹到五顏六色的花草、礦物和動物, 顏色豐富多彩, 真是萬紫千紅。顏色是可見光對人們視覺神經(jīng)產(chǎn)生的反映。即一定波長的可見 光, 產(chǎn)生一定的顏色反映, 顏色只是人的一種視覺感覺。 
產(chǎn)生或發(fā)射可見光有多種多樣的方式, 因此顏色的起因也就多種多樣。Nassau 將顏色的起因大致分為以下五種類型:
(1) 電子的振動和簡單激發(fā): 例如火焰、閃電、極光以及碘等的顏 色效應(yīng), 其中大部分屬高溫等離子體發(fā)射。
(2) 電子配位場效應(yīng)的躍遷: 紅寶石、祖母綠、綠松石以及各種金 屬絡(luò)合染料( 或顏料) 中的金屬絡(luò)合顏色效應(yīng)都屬此類。
(3) 電子在分子軌道間的躍遷: 絕大多數(shù)有機(jī)染料( 或顏料) 和一 些無機(jī)物( 藍(lán)寶石) 的顏色效應(yīng)屬此類。
(4) 電子在能帶中的躍遷: 有色金屬( 金、銀、銅和鐵) 、半導(dǎo)體以 及色心( 紫晶、煙水晶) 的顏色效應(yīng)屬此類。
(5) 幾何和物理光學(xué) 效應(yīng): 色散折射、散射、干涉和衍射的顏色效應(yīng)。在這五種起因中, 甚少可進(jìn)一步細(xì)分為十五種。
紡織品顯色( 包括染色和其他方式著色)屬于光與大塊固體物質(zhì)的相互作用。使紡織品產(chǎn)生顏色有多種途徑, 目前主要是通過施加有色物質(zhì)( 吸附染料或固著上顏料) 來產(chǎn)生顏色。而且研究紡織品的顏色主要是立足于色素的分子結(jié)構(gòu), 即染料或顏料 分子結(jié)構(gòu)與吸附光譜的關(guān)系, 例如它們在水溶液或有機(jī)溶液中的吸收 光譜。嚴(yán)格地說, 這種吸收光譜并不能完全反映紡織品的顏色, 因為著色的紡織品的顏色不僅取決于染料和顏料的分子結(jié)構(gòu), 還包括以下一些因素: ( 1 ) 染料或顏料在紡織品上的吸附或固著狀態(tài)。例如是單分子吸 附層或是多分子吸附層; 是聚集體或是結(jié)晶體, 聚集體或結(jié)晶體的結(jié) 構(gòu)和大小; 是分布在纖維表面或是纖維內(nèi)部等。( 2 ) 纖維的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的纖維對光的吸收、反射 等作用不同; 不同纖維的超分子結(jié)構(gòu)不同, 對光的作用也不同, 分 子取向度、結(jié)晶度和結(jié)構(gòu)體大小不同, 對光的反射、散射、干涉等 不會相同; 不同纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同, 對光的作用不同。纖維粗細(xì)、 表面積大小、不同截面形狀和纖維中存在空穴、裂紋不同, 都會影 響纖維對光的作用, 特別是會改變纖維的物理和幾何光學(xué)效應(yīng)。( 3 ) 纖維上的施加物質(zhì)不同, 對光的作用不同。除了染料或顏料 外, 纖維上通過吸附或粘著還會施加許多其他物質(zhì), 例如各種表面改 性劑, 特別是增深、增亮、反光以及各種成膜物質(zhì), 會明顯改變纖維對 光的作用。由上述可知, 作為一種著色體, 纖維的顏色僅從染料或顏料分子 結(jié)構(gòu)來研究是不夠的, 而應(yīng)該從多方面來考慮, 包括著色纖維對光的 吸收、發(fā)射和幾何與物理光學(xué)效應(yīng)。
當(dāng)一束光與紡織品發(fā)生相互作用時, 至少會發(fā)生如圖 3 - 1 所示 的幾種作用方式。
光照到纖維表面后會發(fā)生反射, 與纖維表面十分光滑時, 發(fā)生鏡面反射, 在一定方向產(chǎn)生很強(qiáng)的反射。但是纖維表面不是絕對平整光滑的, 有一定的粗糙程度, 所以還會發(fā)生一定程度的漫反射(圖3-1中未表示出) 。從光與纖維的作用來看, 鏡面反射與纖維作用很弱, 而漫反射則作用較密切, 并會顯現(xiàn)一定的顏色, 因為漫反射光是光進(jìn)入到纖維內(nèi)一定深度后, 發(fā)生散射而反射出纖維的, 特別是纖維中的染料對光發(fā)生選擇吸收后。漫反射光主要是吸收光的互補(bǔ)光, 有很強(qiáng)的顏色效應(yīng)。染料對光的吸收主要發(fā)生在纖維內(nèi)部, 但一些情況下, 當(dāng)染料, 特別是涂料中的顏料, 主要處在纖維表面, 此時不僅發(fā)生簡單的反射, 而且還發(fā)生吸收和漫反射。當(dāng)纖維表面存在涂層、固體顆粒和各種整 理劑時, 光與纖維在表面的作用更加復(fù)雜,這將在后面討論。纖維可看成是半透明物體, 部分光可進(jìn)入纖維內(nèi)部, 在內(nèi)部主要發(fā)生吸收、散射或發(fā)射熒光。吸收主要由染料和光發(fā)生互相作用, 即發(fā)生選擇吸收, 互補(bǔ)光被漫反射或透過纖維, 使纖維呈現(xiàn)顏色, 未被吸收的光則在纖維內(nèi)部發(fā)生散射, 部分光也透射出來。有熒光物質(zhì)存在時, 纖維吸收光后(主要是紫外線)發(fā)射出熒光, 通過漫反射或透射, 使纖維呈現(xiàn)熒光。纖維內(nèi)對光的吸收、散射是交替多次發(fā)生的。纖維的不同超分子結(jié)構(gòu)(結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū))對光的作用是不同的。
形態(tài)結(jié)構(gòu)以及纖維內(nèi)的空隙和空洞, 例如棉等纖維的胞腔或 原竹纖維的微孔, 都會增加光在纖維內(nèi)部的散射, 使顏色變淡, 而經(jīng)過絲光或濃堿處理后, 胞腔或微孔變小或消失, 將會減少光在纖維內(nèi)部的散射, 使顏色變濃, 所以說, 棉織物的絲光增加顏色深度(或濃度) , 不僅是由于增加了纖維的無定形區(qū), 使染料上染增加, 還與纖維的超分子結(jié)構(gòu)和形態(tài)結(jié)構(gòu)變化有關(guān)。值得注意的是, 目前出現(xiàn)的一些多組分復(fù)合纖維, 例如大豆、蠶蛹蛋白纖維等, 在纖維內(nèi)兩種組分的界面上也存在較顯著的反射或散射, 并會使織物顏色變淡和不鮮艷。光折射和偏振大小取決于光在空氣和纖維內(nèi)的傳播速度。折射角度大小和纖維的折射率有關(guān)。在光從纖維內(nèi)透射出來時還會發(fā)生內(nèi)反射, 由于是從緊密組織的纖維透射到稀松的空氣介質(zhì), 內(nèi)反射強(qiáng)度較入射時的反射要弱得多。由于光在纖維內(nèi)傳播的速度不僅和纖維的折射率有關(guān), 還與光的波長有關(guān), 所以透射出的光有可能產(chǎn)生一定的色散作用, 使反射光的顏色與透射光的顏色稍有不同, 波長長的光透射強(qiáng), 反之弱。產(chǎn)生不同程度的色散會改變透射光的顏色。由于纖維是各向異性的,在不同方向有不同的光學(xué)性質(zhì), 即多向色性, 所以纖維對光不僅會發(fā)生反射、漫射、散射、吸收和折射, 還會發(fā)生偏振、干涉和衍射。又由于紡織品是一種多纖維的集聚體, 加上紗線和織物組織結(jié)構(gòu)不同, 所以紡織品的光學(xué)性質(zhì)很復(fù)雜, 它們的變化會直接影響紡織品的顏色。我們可以從幾何和物理光學(xué), 即反射、散射、折射、偏振、干涉和衍射作用來討論光對紡織品顏色的影響, 分析實現(xiàn)結(jié)構(gòu)生色的途徑和控制顏色的方法。
時間：2022/1/26 10:16:37
錄入：漢馬機(jī)械
來源：印染學(xué)習(xí)與交流
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